工廠供電 第六章 供電系統(tǒng)的電能質(zhì)量與無功補償

第六章供電系統(tǒng)的電能質(zhì)量與無功補償工廠供電第六章供電系統(tǒng)的電能質(zhì)量與無功補償一、電能質(zhì)量概述電能質(zhì)量是指電氣設(shè)備正常運行所需要的電氣特性，任何導致用電設(shè)備故障或不能正常工作的電壓、電流或頻率的偏差都屬于電能質(zhì)量問題。理想的電能質(zhì)量：系統(tǒng)頻率恒為額定頻率；三相電壓波形是三相對稱的、幅值恒為額定電壓的正弦波形；三相電流波形是三相對稱的正弦波形；供電不間斷。第六章供電系統(tǒng)的電能質(zhì)量與無功補償電能質(zhì)量擾動的分類：暫態(tài)擾動

通常指持續(xù)時間不超過3個周波的擾動。分為脈沖型和振蕩型兩種。短期電壓變化

電壓跌落、電壓突升和短暫斷電。長期電壓變化

電壓幅值長期偏離其額定值；包括電壓偏差和持續(xù)斷電。電壓波動

電壓幅值周期性下降和上升。第六章供電系統(tǒng)的電能質(zhì)量與無功補償電能質(zhì)量擾動的分類：波形畸變

包括電力諧波、電壓缺口、直流偏置和寬帶噪音；三相不平衡

供電電源的三相電壓不對稱或負荷三相電流不對稱，即三相幅值不等或相角差不等于1200。頻率變化基波頻率偏離其額定頻率，包括頻率偏差和頻率波動，典型的頻率波動周期為10s之內(nèi)。第六章供電系統(tǒng)的電能質(zhì)量與無功補償影響電壓質(zhì)量的主要因素：負荷無功功率或無功功率變化量。電網(wǎng)短路容量或電網(wǎng)等效電抗。負荷無功功率或無功變化量越大，對電壓質(zhì)量的影響越大；電網(wǎng)短路容量越大，則負荷變化對電網(wǎng)電壓質(zhì)量的影響越小。第六章供電系統(tǒng)的電能質(zhì)量與無功補償主要討論的電能質(zhì)量問題：電壓偏差及調(diào)節(jié)；電壓波動和閃變及其抑制；電力諧波及其抑制；供電系統(tǒng)的三相不平衡；供電系統(tǒng)的無功功率補償；第六章供電系統(tǒng)的電能質(zhì)量與無功補償二、電壓偏差及其調(diào)節(jié)

1、電壓偏差及其限值電壓偏差是指電網(wǎng)由于電力負荷的變化或運行方式的改變，使系統(tǒng)中某點的實際電壓偏離額定電壓。偏離的幅度定義為電壓偏差。電壓偏差表示為：產(chǎn)生電壓偏差的根本原因系統(tǒng)中的電壓損失第六章供電系統(tǒng)的電能質(zhì)量與無功補償

國標規(guī)定，供電部門與用戶的產(chǎn)權(quán)分界處或供用電協(xié)議規(guī)定的電能計量點的最大允許電壓偏差應(yīng)不超過：

UN≥35kV

電壓正、負偏差絕對值之和為10％

UN≤10kV

7％

220V單相供電電壓+7％，-10％第六章供電系統(tǒng)的電能質(zhì)量與無功補償2、電壓偏差的調(diào)節(jié)

調(diào)節(jié)電壓的目的是要在正常運行條件下，保持供電系統(tǒng)中各用電設(shè)備的端電壓偏差不超過規(guī)定值。

電壓調(diào)節(jié)的方式通常選擇電網(wǎng)的電壓中樞點（發(fā)電廠、區(qū)域變電所或用戶總降壓變電所）作為電壓調(diào)節(jié)點，對其電壓進行監(jiān)視和調(diào)節(jié)。中樞點調(diào)壓方式有常調(diào)壓和逆調(diào)壓兩種。常調(diào)壓無論負荷怎樣變化，維持中樞點電壓恒定。逆調(diào)壓最大負荷時，升高中樞點電壓；最小負荷時，降低中樞點電壓。第六章供電系統(tǒng)的電能質(zhì)量與無功補償電壓調(diào)節(jié)的方法對于用戶供電系統(tǒng)，電壓偏差調(diào)節(jié)主要從降低線路電壓損失和調(diào)整變壓器分接頭兩方面入手。

合理設(shè)計供電系統(tǒng)，減小線路電壓損失高壓深入負荷中心供電；配電變壓器分散設(shè)置到用電中心；按允許電壓損失選擇導線截面；用電纜替代架空線路；設(shè)置無功補償裝置等。第六章供電系統(tǒng)的電能質(zhì)量與無功補償三、電壓波動和閃變及其抑制

1、定義

電壓波動：電網(wǎng)電壓幅值（或半周波方均根值）的連續(xù)快速變化。

將電網(wǎng)電壓每半周波的方均根值按時間序列排列，其包絡(luò)線即為電壓波動波形;

第六章供電系統(tǒng)的電能質(zhì)量與無功補償t1~t2和t2~t3各為一次電壓變動;t6~t7間的電壓變化()不計為電壓變動；t4~t5間的電壓同方向變化間隔小于30ms,計為一次變動。第六章供電系統(tǒng)的電能質(zhì)量與無功補償電壓閃變:照明用白熾燈對電壓波動特別敏感，電壓波動使燈光閃爍，刺激眼睛，干擾人們的正常工作，電壓波動的這種效應(yīng)稱為電壓閃變。2、電壓波動和閃變的估算波動負荷引起的電壓波動和閃變通常以實測結(jié)果作為評價的依據(jù)。但在設(shè)計的初始階段，電壓波動和閃變可按方法估算。第六章供電系統(tǒng)的電能質(zhì)量與無功補償減小電壓波動和閃變的措施提高供電系統(tǒng)短路容量(1)提高供電電壓。(2)采用雙回線路并聯(lián)供電。(3)采用線路串聯(lián)補償，降低輸電線路電抗，或動態(tài)補償線路壓降。減小波動負荷的無功功率變化量(1)改善工藝，減小負荷波動。(2)改變波動負荷供電回路參數(shù)（如串電抗器等）。(3)采用動態(tài)無功功率補償裝置（SVC）。第六章供電系統(tǒng)的電能質(zhì)量與無功補償四、電力諧波及其抑制

1.諧波:國際上現(xiàn)在公認的諧波定義為:諧波是一個周期電氣量的正弦波分量，其頻率為基波頻率的整數(shù)倍。

在供電系統(tǒng)中，除整數(shù)次諧波外，還存在有諧間波。諧間波是指那些頻率不是基波頻率整數(shù)倍的諧波分量。在電力系統(tǒng)諧波中，諧間波的成分較小。第六章供電系統(tǒng)的電能質(zhì)量與無功補償2）諧波發(fā)生源

具有鐵磁飽和特性的設(shè)備（變壓器、電抗器）；具有電弧特性的設(shè)備（交流電弧爐、弧焊設(shè)備）；各種電力電子設(shè)備（變流裝置、電力機車、家用電器）；電力系統(tǒng)：包含的能產(chǎn)生諧波電流的非線性元件電力負荷：電力系統(tǒng)諧波更主要的來源是各種非線性負荷用戶。第六章供電系統(tǒng)的電能質(zhì)量與無功補償3）諧波危害產(chǎn)生諧波附加損耗，使設(shè)備過熱以及諧波過電壓加速設(shè)備絕緣老化等并聯(lián)電容器與系統(tǒng)等效電抗可能在某次諧波附近發(fā)生并聯(lián)諧振，導致諧波電壓和諧波電流的嚴重放大引起繼電保護和自動裝置誤動作影響電能計量精度影響通信質(zhì)量第六章供電系統(tǒng)的電能質(zhì)量與無功補償4.諧波的抑制首先應(yīng)考慮采用新技術(shù)或新裝置，盡量減小諧波源設(shè)備的諧波發(fā)生量。減小諧波源設(shè)備諧波發(fā)生量的主要方法有：增加整流裝置的相數(shù)采用PWM整流器改變供電系統(tǒng)的運行方式如果諧波仍然超標，應(yīng)裝設(shè)濾波器。第六章供電系統(tǒng)的電能質(zhì)量與無功補償五、供電系統(tǒng)的三相不平衡1.三相不平衡的概念與危害在三相正弦系統(tǒng)中，當三相相量間幅值不等或相位差不為120

時，稱三相不對稱或三相不平衡。原因：三相負荷不對稱所引起。危害：1）感應(yīng)電動機：降低輸出轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生負序電流

2）變壓器：不能充分利用

3)變流裝置：產(chǎn)生非特征諧波

4）增大線路中功耗第六章供電系統(tǒng)的電能質(zhì)量與無功補償解決途徑合理分配和布局單相用電負荷；采取補償裝置，補償系統(tǒng)中的不平衡負荷。第六章供電系統(tǒng)的電能質(zhì)量與無功補償六、供電系統(tǒng)的無功功率補償1.無功功率與功率因數(shù)1）無功功率無功功率定義為電路中電感元件和電容元件在一個工頻周期中所吸收的最大功率

U、I

——分別為三相線電壓和電流的有效值特征：感性無功功率與容性無功功率可以互補分類：基波正序無功功率、基波負序無功功率、各次諧波的無功功率。第六章供電系統(tǒng)的電能質(zhì)量與無功補償2、無功補償?shù)囊饬x與途徑無功功率低下的影響：（1）增大輸電線路中的電流，產(chǎn)生額外的電能損耗（2）增大系統(tǒng)供電容量，降低了線路和變壓器的利用率（3）增大了線路電壓降，降低了電網(wǎng)的電壓質(zhì)量第六章供電系統(tǒng)的電能質(zhì)量與無功補償2、無功補償?shù)囊饬x與途徑無功補償意義：（1）節(jié)能降耗（2）降低供電系統(tǒng)的投資費用（3）調(diào)節(jié)和穩(wěn)定電壓無功補償途徑：（1）提高用電設(shè)備的自然功率因數(shù)（2）就近裝設(shè)無功補償裝置第六章供電系統(tǒng)的電能質(zhì)量與無功補償3、無功補償?shù)姆绞?/p>

按照無功補償容量的調(diào)節(jié)方式分為動態(tài)補償和靜態(tài)補償。按照無功補償裝置的安裝地點分為就地補償和集中補償。4、無功補償容量的確定補償容量的估算方法：（1）按提高功率因數(shù)確定補償容量（2）按抑制電壓波動和閃變確定補償容量（3）按調(diào)整運行電壓來確定補償容量

第七章供電系統(tǒng)變電所的自動化工廠供電第七章供電系統(tǒng)變電所的自動化一、概述在傳統(tǒng)的供電系統(tǒng)變電所中，大都采用機電式的繼電保護裝置。用儀表屏、操作屏及中央信號系統(tǒng)等二次設(shè)備對運行狀態(tài)進行監(jiān)控。這種配置，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，信息采樣重復(fù)，資源不能共享，維護工作量大。隨著計算機技術(shù)和控制技術(shù)的發(fā)展，這種配置對供電系統(tǒng)中的正常操作，故障判斷和事故處理等主要工作，由于不具備數(shù)據(jù)處理功能，對運行設(shè)備出現(xiàn)的異常狀態(tài)難以早期發(fā)現(xiàn)，也不便于和計算機聯(lián)網(wǎng)、通信。因此，整個變電所的自動化程度受到限制。第七章供電系統(tǒng)變電所的自動化

變電所的自動化系統(tǒng)就是將變電所的二次設(shè)備（繼電保護裝置、控制裝置、測量裝置、信號裝置）通過計算機網(wǎng)絡(luò)和現(xiàn)代通信技術(shù)綜合集成為一體，具有微機保護，數(shù)據(jù)、信號采集與測量，運行監(jiān)視，遠方控制，打印記錄，故障錄波與測距，信息儲存與分析，自診斷，與調(diào)度所通信以及接收、處理和傳送來自線路需經(jīng)變電所傳送的信號等功能。第七章供電系統(tǒng)變電所的自動化二、變電所自動化系統(tǒng)的基本功能：

監(jiān)視控制功能：包括變電所模擬量、狀態(tài)量、脈沖量的數(shù)據(jù)采集，時間順序記錄，故障錄波，諧波監(jiān)測與分析，變電站操作控制，人機聯(lián)系，變電所內(nèi)通信以及與上級調(diào)度通信的全部功能。

微機繼電保護功能：包括線路保護、電力變壓器保護、母線保護、電容器保護、用電設(shè)備的保護等。

自動控制裝置的功能：具有保證安全、可靠供電和提